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WERKZEUGE
> Beschichtungen
Bearbeitung von Aluminium und CFK
Vorsprung dank
richtiger Beschichtung
Zur Gewichtsreduktion greifen Automobil- und Flugzeughersteller verstärkt nach
alternativen Werkstoffen. Schwierig zu bearbeiten, fordern diese neue Lösungen
von der Werkzeugindustrie. Angepasste Beschichtungen sind ein Schlüssel dazu.
1 Hauzer Flexicoat 850: Die flexible
Beschichtungsanlage ist ausgerüstet mit
der ta-C- und der CARC+-Technologie
ben auch Nachteile: Die klassischen Verfahren zur Stahlbearbeitung sind auf sie nicht anwendbar;
das Material bleibt am Werkzeug
haften und stumpft es ab, sodass die
Schnittleistung abnimmt.
Haftungsmindernde
DLC-Schichten
Solchen Veränderungen muss
die Werkzeugindustrie Innovationen entgegenhalten.
»Werkzeugbauer taten dies schwerpunktmäßig in den Bereichen Substrate und Geometrie«, analysiert
Michiel Eerden, Produktmanager
Werkzeugbeschichtungen bei Hauzer in Venlo/Niederlande. »Aber der
dritte Aspekt der Werkzeugoptimierung – die Beschichtung – kann die entscheidende Rolle spielen. Für die Schnittleistung von Präzisionswerkzeugen ist das
richtige Zusammenspiel von Schnittkante
und Beschichtung entscheidend. Um die
richtige Gewichtung zu finden, arbeiten
VON DÉSIRÉE DRIESENAAR
> Die Fahrzeugindustrie sucht kontinuierlich nach Wegen, um CO2-Emissionen
zu reduzieren. Eine der Lösungen besteht
in der Auswahl alternativer Werkstoffe, mit
denen sich Gewicht einparen lässt. Neue
Werkstoffe wurden eingeführt, die Materialfestigkeit mit geringerer Masse vereinen.
Doch Materialien wie Aluminium oder
kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe ha-
i
HERSTELLER
IHI Hauzer Techno Coating B.V.
NL-5928 LL Venlo
Tel. +31 77 3559777
www.hauzertechnocoating.com
© Carl Hanser Verlag, München
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Bilder: Hauzer
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2 Die CARC+-Technologie bietet durch
den hohen Ausnutzungsgrad des
Beschichtungsmaterials geringe Chargenkosten
3 Schaftfräser mit
ta-C-Beschichtung:
Typisch ist das
regenbogenfarbige
Erscheinungsbild
wir eng mit unseren Kunden zusammen.
Deren Wissen über Substrate und Geometrien verbinden wir mit unserem Wissen
über Beschichtungen, um zu einer optimalen Lösung zu gelangen.«
Für die Bearbeitung von Aluminium
und Kunststoffen hat Hauzer verschiedene Diamond-Like-Carbon-Beschichtungen (DLC) einschließlich wasserstofffreier
DLC-Schichten (ta-C) getestet.»Zahlreiche
Werkzeughersteller und Lohnbeschichter
haben dieses ta-C-Verfahren gewählt und
sind begeistert von den Ergebnissen«, so
Eerden. Aufgetragen wird eine ta-C-Beschichtung mit Lichtbogen-Rundverdampfern. Die Beschichtung besitzt eine hohe
Härte (4000 bis 7000 HV), üblicherweise
eine Dicke von weniger als einem Mikrometer sowie einem Reibungskoeffizienten
zwischen 0,02 und 0,1 gegenüber Al2O3
(trocken). Die Beschichtungstemperatur
liegt im Bereich von 80 bis 200 °C, wobei
die Betriebstemperatur 500 °C überschreiten kann. Typisch für die Beschichtung ist
das regenbogenfarbige Erscheinungsbild.
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Entwickelt wurde die ta-C-Beschichtung
mit ihrem hohen Anteil an sp3-Strukturen für tribologische Anwendungen im
Automobilsektor. Ein Nebenprodukt dieser technologischen Entwicklung ist der
Einsatz von ta-C auf Schneidwerkzeugen
für die Bearbeitung von Aluminium, Kupfer oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen. Die haftungsmindernde Wirkung
der Beschichtung verhindert die Bildung
einer Aufbauschneide am Werkzeug, sodass die Schnittkante länger scharf bleibt.
Mit ta-C beschichtete Werkzeuge zeigen
eine bessere Schnittleistung als unbeschichtete Werkzeuge sowie Werkzeuge mit typischen Metall-Nitrid-Beschichtungen.
Führende Technologien
für Fahrzeugbauer
SAM Coating, ein nordbayerisches Lohnbeschichtungsunternehmen, bietet ta-C als
Teil seines Portfolios an. »Wir sind in der
Lage, ta-C-Beschichtungen in Serie und in
reproduzierbar hoher Qualität herzustellen. Dies verhilft uns zu einer beson-
www.werkstatt-betrieb.de
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WERKZEUGE
> Beschichtungen
93 Metern. Ein anderer Test zeigte, dass bei
der Bearbeitung einer Zusammensetzung
aus Aluminium und Polycarbonat mit 50
Prozent Faseranteil die mit Hauzer ta-C
beschichteten Werkzeuge 119 Meter erzielten, bei einer Benchmark von 98 Metern.«
4 Standweg ta-C-beschichteter Schaftfräser bei der Bearbeitung von Polycarbonat mit
IXEF (polyarylamider Thermokunststoff, verstärkt mit 50 Prozent Faseranteil)
deren Marktstellung«, so Geschäftsführer
Dr. Andreas Schneider. »Wir sind überzeugt vom Leistungspotenzial der ta-CBeschichtungen bei spezifischen Anwendungen und im typischen Markt für
Diamantbeschichtungen. Erfahrungswerte zeigen ein hohes Potenzial bei der Bearbeitung von Kupfer,Aluminium, CFK und
GFK mit ta-C-beschichteten Werkzeugen.
Unsere Kunden bestätigen das. Andererseits müssen wir auch klassische Nitridbeschichtungen wie TiN, TiCN oder CrN
liefern; es ist ein großer Vorteil, dass wir
dies mit der gleichen Hauzer-FlexicoatAnlage erledigen können, die mit Zerstäubungstechnik, Lichtbogenverdampfung
und plasmagestützter CVD-Technologie
ausgerüstet ist. Die Qualität unserer Nitrid-Beschichtungen braucht die Konkurrenz nicht zu scheuen. Zusammen mit
Hauzer verfügt die SAM Coating GmbH
über das Know-how, Werkzeuge mit ta-C
in Serie zu beschichten. Beide haben sich
damit ein Alleinstellungsmerkmal auf dem
Beschichtungsmarkt erarbeitet.«
Bereits seit Jahrzehnten entwickelt
Hauzer führende Technologien für den
Sektor Fahrzeugkomponenten. Eerden:
»Unsere F&E erfolgt in einer Abteilung, in
der bereichsübergreifend an Innovationen
für den Komponenten- und den Werkzeugbereich gearbeitet wird. Im Fall der
DLC-Beschichtungen verschafft uns dies
einen Wettbewerbsvorteil. Das Ergebnis ist
eine ta-C-Beschichtung mit hoher Haftung
und geringem Reibkoeffizienten. Das sind
wertvolle Eigenschaften, die die Schnittleistung verbessern.«
Ein weiterer Kunde,ein asiatischer Werkzeugbeschichter, legte Hauzer Daten vor,
die in Bild 4 dargestellt sind. Wie man sehen kann, übertrifft die ta-C-Beschichtung aus Venlo andere Beschichtungen,
wenn Polycarbonat und IXEF (polyarylamider Thermokunststoff, verstärkt mit 50
Prozent Faseranteil) zu bearbeiten sind.
»Weitere Versuche kamen zu ähnlichen Ergebnissen: Bei der Bearbeitung von Aluminium erreichten die mit Hauzer ta-C
beschichteten Werkzeuge einen Standweg
von 105 Meter, bei einer Benchmark von
Schnell, glatt und zuverlässig
Auf dem Werkzeugmarkt ist ta-C in jüngster Zeit nicht die einzige Innovation. Für
Nitridbeschichtungen entwickelte Hauzer
die CARC+-Technologie. Eines ihrer Merkmale ist Schnelligkeit: Die Zykluszeit einer
Charge liegt unter vier Stunden. Darüber
hinaus tragen optimierte Heiz- und Kühlungstechniken zu günstigeren Betriebskosten bei.Aufgrund einer hohen Ausnutzung des Beschichtungsmaterials sind die
Materialkosten pro Charge gering. Außerdem verbessert CARC+ die Glattheit der
Beschichtungen erheblich. Inzwischen haben zahlreiche Werkzeughersteller diese
Technologie getestet; sie hat sich als äußerst
stabil und zuverlässig erwiesen. So wurden
i
ANWENDER
SAM Coating GmbH
91330 Eggolsheim-Neuses
Tel. +49 9545 4435317
www.sam-coating.de
H+K Surface Technology GmbH
78554 Aldingen
Tel. +49 7424 98160
www.hk-surfacetechnology.com
5 Flankenverschleiß AlCrN-beschichteter Schaftfräser
(mit und ohne CARC+-Technologie)
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6 Verschleiß TiN-beschichteter Gewindeformer (mit und ohne CARC+-Technologie)
kürzlich auch zweischneidige Karbid-Kugelkopffräser mit einer CARC+-AlCrNBeschichtung untersucht. Die Ergebnisse
sind in Bild 5 einer AlCrN-Beschichtung
gegenübergestellt. Des Weiteren wurde die
CARC+-Technologie an Gewindeformern
getestet. Das Resultat ist in Bild 6 zu sehen.
Kostenlose Prozessrezepturen
Auch im Fertigungszentrum von H+K
Surface Technology kommt die CARC+Technologie zum Einsatz. Das deutsche
Unternehmen beschichtet 800000 Werkzeuge pro Jahr, überwiegend Schaftwerkzeuge. 70 Prozent davon werden mit klassischen Nitridbeschichtungen wie TiAlN
oder TiN versehen. Renate Welcker, technische Leiterin bei H+K: »Unsere Kunden
sind Werkzeughersteller und -schleifereien
200 km rund um Aldingen. Ihnen können
wir kurze Lieferzeiten, Flexibilität und eine hervorragende Beschichtungsqualität
bieten. Beschichtungen mit CARC+-Technologie sind viel glatter als die, die wir mit
unserer anderen Werkzeugbeschichtungsmaschine herstellen. Außerdem bleibt das
Innere der Maschine sauberer, und weniger Staub bedeutet eine hochwertigere
Beschichtung. Wir sind sehr zufrieden
mit den Prozessrezepturen von Hauzer, die
wir kostenlos bekommen, wann immer in
Venlo etwas Neues entwickelt wird.« Auch
die Software sei eindeutig strukturiert, was
die Bedienung der Anlage sehr einfach mache. Außerdem könne man die Beschichtungsmaterialien deutlich leichter wechWB 1-2/2014
seln. »Was das Beladen der Anlage betrifft,
ist im Gegensatz zu früher kein Heben nötig. Alles ist sehr benutzerfreundlich.«
Fazit
Um auf dem Werkzeugmarkt konkurrenzfähig zu bleiben, sind Neuentwicklungen
unabdingbar. Die richtige Beschichtungslösung liefert hier einen Wettbewerbsvorsprung. Für klassische Nitridbeschichtungen bietet die CARC+-Technologie klare
Vorteile: kurze Zykluszeiten, geringere
Chargenkosten aufgrund der hohen Ausnutzung des Beschichtungsmaterials, glatte Beschichtungen. Zu den jüngsten Entwicklungen zählen ta-C-Beschichtungen
für die Bearbeitung von Aluminium und
kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen.
Diese Beschichtungen zeichnen sich durch
hohe Härte, gute Adhäsion und niedrige
Prozesstemperaturen aus. »Die Rezepturen neuer Beschichtungen stellen wir unseren Kunden kostenfrei zur Verfügung«,
sagt Eerden. »Weil unsere Anlage zu einem
späteren Zeitpunkt flexibel aufrüstbar ist,
können sie kontinuierlich von neuen F&EErkenntnissen profitieren. Im Werkzeugsektor ist Stillstand keine Option. Hauzer
ermöglicht es Werkzeugherstellern und
Lohnbeschichtern, mit den besten Technologien auf dem Markt zu wachsen.« z
> WB110901
Désirée Driesenaar ist Marketingmanager
bei Hauzer in Venlo/Niederlande
ddriesenaar@hauzer.nl
www.werkstatt-betrieb.de
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